package com.zxlfysj.graph;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;

/**
 * 图
 * @author yangshujing
 * @create 2020-08-24 21:35
 */
public class Graph {
    private ArrayList<String> vertexList; //存储顶点
    private int[][] edges; //图的邻接矩阵
    private int numOfEdges; //边的数目
    private boolean[] isVisited; //记录顶点是否被访问过
    public static void main(String[] args) {
        //测试图的创建
        int n = 8;
        String[] vertexs = {"1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8"};
        Graph graph = new Graph(8);
        //循环添加顶点
        for(String vertex : vertexs) {
            graph.insertVertex(vertex);
        }
        //添加边
//        graph.insertEdge(0, 1, 1);  //A-B
//        graph.insertEdge(0, 2, 1); //A-C
//        graph.insertEdge(1, 2, 1); //B-C
//        graph.insertEdge(1, 3, 1);  //B-D
//        graph.insertEdge(1, 4, 1);  //B-E
        graph.insertEdge(0, 1, 1);
        graph.insertEdge(0, 2, 1);
        graph.insertEdge(1, 3, 1);
        graph.insertEdge(1, 4, 1);
        graph.insertEdge(3, 7, 1);
        graph.insertEdge(4, 7, 1);
        graph.insertEdge(2, 5, 1);
        graph.insertEdge(2, 6, 1);
        graph.insertEdge(5, 6, 1);
        //显示图的邻接矩阵
        graph.showGraph();
        //测试深度优先遍历
        graph.dfs();
        System.out.println();
        System.out.println("**********");
        //测试广度优先遍历
        graph.bfs();

    }

    //构造器
    public Graph(int n) {
        edges = new int[n][n];
        vertexList = new ArrayList<>(n);
        numOfEdges = 0;
        isVisited = new boolean[n];
    }

    //得到第一个邻接结点的下标
    public int getFirstNeighbour(int index) {
        for(int j = 0; j < vertexList.size(); j++) {
            if(edges[index][j] > 0) {
                return j;
            }
        }
        return -1;
    }

    //根据前一个链接结点访，找到下一个邻接结点的下标
    public int getNextNeighbour(int v1, int v2) {
        for(int j = v2 + 1; j < vertexList.size(); j++) {
            if(edges[v1][j] > 0) {
                return j;
            }
        }
        return -1;
    }

    //遍历所有的结点，都进行广度优先遍历
    public void bfs() {
        isVisited = new boolean[getNumOfVertex()];
        for(int i = 0; i < getNumOfVertex(); i++) {
            if(!isVisited[i]) {
                bfs(isVisited, i);
            }
        }
    }

    //对一个结点进行广度优先遍历的方法
    private void bfs(boolean[] isVisited, int i) {
        int u; //表示队列的头结点对应的下标
        int w; //邻接结点w
        //队列，记录结点访问的顺序
        LinkedList queue = new LinkedList();
        //访问结点，输出结点信息
        System.out.print(getValueByIndex(i) + "->");
        //将结点设置为已经访问
        isVisited[i] = true;
        //将结点加入队列
        queue.addLast(i);
        while(!queue.isEmpty()) {
            u = (Integer) queue.removeFirst();
            //得到第一个邻接节点的下标
            w = getFirstNeighbour(u);
            while(w != -1) {
                if(!isVisited[w]) {
                    System.out.print(getValueByIndex(w) + "->");
                    isVisited[w] = true;
                    queue.addLast(w);
                }
                w = getNextNeighbour(u, w);

            }
        }

    }

    //对dfs进行一个重载，遍历所有的节点，进行dfs，考虑到不连通图,确保都遍历到
    public void dfs() {
        isVisited = new boolean[getNumOfVertex()];
        for(int i = 0; i < getNumOfVertex(); i++) {
            if(!isVisited[i]) {
                dfs(isVisited, i);
            }
        }
    }

    //深度优先遍历方法
    public void dfs(boolean[] isVisited, int i) {
        //访问该结点
        System.out.print(getValueByIndex(i) + "->");
        //将结点设置为已经访问
        isVisited[i] = true;
        int w = getFirstNeighbour(i);
        while(w != -1) {
            if(!isVisited[w]) {
                dfs(isVisited, w);
            }
            //如果w结点已经被访问过,找到下一个邻接结点的下标进行dfs()
            w = getNextNeighbour(i, w);
        }

    }

    //显示图对应的邻接矩阵
    public void showGraph() {
        for(int[] link : edges) {
            System.out.println(Arrays.toString(link));
        }
    }

    //返回顶点的个数
    public int getNumOfVertex() {
        return vertexList.size();
    }

    //得到边的数目
    public int getNumOfEdges() {
        return numOfEdges;
    }

    //返回下标对应的顶点，比如0->"A", 1-> "B"
    public String getValueByIndex(int i) {
        return vertexList.get(i);
    }

    //返回两个顶点之间的权值
    public int getWeight(int v1, int v2) {
        return edges[v1][v2];
    }

    //插入结点
    public void insertVertex(String vertex) {
        vertexList.add(vertex);
    }

    /**
     *  添加边
     * @param v1    顶点1，用下标表示
     * @param v2    顶点2，用下标表示
     * @param weight    表示是否连接的权值，比如0表示不连通，1表示连通
     */
    public void insertEdge(int v1, int v2, int weight) {
        edges[v1][v2] = weight;
        edges[v2][v1] = weight;
        numOfEdges++;

    }
}
